package com.lql.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * 逆波兰表达式（后缀表达式）实现计算器功能
 */
public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        //1+((2+3)×4)-5 => 转成  1 2 3 + 4 × + 5 –
        String suffixExpression = "1 2 3 + 4 * + 5 -";
        // 讲字符串转为集合处理
        List<String> list = getList(suffixExpression);
        System.out.println(list);
        calculate(list);
        */
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        System.out.println(toInfixExpressionList(expression));
        calculate(parseSuffixExpressionList(toInfixExpressionList("1+((2+3)*4)-5")));
    }

    /**
     * 将待转换后缀表达式字符串数组转为集合
     *
     * @param suffixExpression 待转换的字符串
     * @return
     */
    public static List<String> getList(String suffixExpression) {
        String[] splitExpression = suffixExpression.split(" ");
        return Arrays.stream(splitExpression).collect(Collectors.toList());
    }

    /**
     * 将中缀表达式转为集合
     *
     * @param expression 待转换的中缀表达式
     * @return
     */
    //方法：将 中缀表达式转成对应的List
    //  s="1+((2+3)×4)-5";
    public static List<String> toInfixExpressionList(String expression) {
        //定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<String>();
        int i = 0; //这时是一个指针，用于遍历 中缀表达式字符串
        String str; // 对多位数的拼接
        char c; // 每遍历到一个字符，就放入到c
        do {
            //如果c是一个非数字，我需要加入到ls
            if ((c = expression.charAt(i)) < 48 || (c = expression.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++; //i需要后移
            } else { //如果是一个数，需要考虑多位数
                str = ""; //先将str 置成"" '0'[48]->'9'[57]
                while (i < expression.length() && (c = expression.charAt(i)) >= 48 && (c = expression.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c;//拼接
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < expression.length());
        return ls;//返回
    }

    //即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
    //方法：将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<String>(); // 符号栈
        //说明：因为s2 这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
        //因此比较麻烦，这里我们就不用 Stack<String> 直接使用 List<String> s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<String>(); // 储存中间结果的栈s2
        List<String> s2 = new ArrayList<String>(); // 储存中间结果的Lists2

        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果是一个数，加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if ("(".equals(item)) {
                s1.push(item);
            } else if (")".equals(item)) {
                //如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
                while (!"(".equals(s1.peek())) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈， 消除小括号
            } else {
                //当item的优先级小于等于s1栈顶运算符, 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
                //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }

        //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }

        return s2; //注意因为是存放到List, 因此按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的List

    }

    /**
     * 计算逆波兰表达式
     */
    public static void calculate(List<String> stringList) {
        //定义一个栈
        ArrayStack arrayStack = new ArrayStack(20);
        int res;
        for (String item : stringList) {
            if (item.matches("\\d+")) {
                arrayStack.push(Integer.parseInt(item));
            } else {
                int num2 = arrayStack.pop();
                int num1 = arrayStack.pop();
                switch (item) {
                    case "+":
                        res = num1 + num2;
                        break;
                    case "-":
                        res = num1 - num2;
                        break;
                    case "*":
                        res = num1 * num2;
                        break;
                    case "/":
                        res = num1 / num2;
                        break;
                    default:
                        throw new RuntimeException("操作符错误");
                }
                arrayStack.push(res);
            }
        }
        System.out.println("计算的结果是：" + arrayStack.pop());
    }


}

//编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    //写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符" + operation);
                break;
        }
        return result;
    }

}
